CN108346999A - 一种带驱动式升降装置 - Google Patents

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李莹松
张凡
洪豪
冯维纲
熊少华
饶小寒
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for

Abstract

本发明涉及一种带驱动式升降装置，结构为驱动组件固定连接在固定架上，用于为升降装置提供动力；固定导向架的两块固定架限位块Ⅰ固定在固定架上，第一级中间导向架通过中间架滑块固定在固定导向架的固定架直线导轨上，相邻的中间导向架分别通过中间架滑块相连，末端导向架通过末端架滑块－固定在最后一级中间导向架的中间架直线导轨－上，且相邻中间导向架之间能沿竖直方向相互滑移，末端导向架的末端架下连接板固定在升降台上。本发明的升降装置可满足机器人检测设备在垂直方向上全量程范围内伸缩移动，单电机驱动即可实现全量程内连续升降控制，便于机器人整体小型化和减低总体能耗。

Description

一种带驱动式升降装置
技术领域
本发明属于机器人升降设备技术领域，涉及一种带驱动式升降装置。
背景技术
有些电力巡检机器人采用的是挂轨式机器人的方案，机器人在顶部轨道上运行，其检测机构需要实现升降作业才能到达合适的高度完成作业任务，其升降装置是必不可少的机构装置。
中国发明专利文献CN104218486A《一种变电站绝缘柱清洁装置》公开了一种三级驱动的升降机构，每级升降机构有螺杆和驱动装置组成，各级之间采用滑套连接，这种装置需要多个电机驱动，控制相对比较复杂，且不利于减轻重量，缩小体积。
中国发明专利申请CN104942826A《一种机器人升降装置及升降方法》中公开了一种采用拉绳加多级滑轨的机器人升降方案，该装置升降时为逐级升降，对拉绳要求较高，该发明专利申请采用拉绳升降，拉绳既作为提升动力传递使用，也是各滑臂的承重绳，在升降过程，拉绳容易晃动，使得机器人升降不够稳当。且下降是依靠重力作用下降，机器人的稳定性同样也会降低。
发明内容
本发明的目的为了
克服上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单，控制方便的带驱动式升降装置。该升降装置可满足机器人检测设备在垂直方向上全量程范围内伸缩移动，单电机驱动即可实现全量程内连续升降控制，便于机器人整体小型化和减低总体能耗。
本发明的技术方案为：
一种带驱动式升降装置，包括：固定架、驱动组件、导向组件、升降台，所述的导向组件由固定导向架、若干中间导向架、末端导向架组成，驱动组件固定连接在固定架上，用于为升降装置提供动力；固定导向架的两块固定架限位块Ⅰ固定在固定架上，第一级中间导向架通过中间架滑块固定在固定导向架的固定架直线导轨上，相邻的中间导向架分别通过中间架滑块相连，末端导向架通过末端架滑块－固定在最后一级中间导向架的中间架直线导轨－上，且相邻中间导向架之间能沿竖直方向相互滑移，末端导向架的末端架下连接板固定在升降台上。
本发明还包括防护外罩，防护外罩布置在固定架、固定导向架、升降台的外侧，用于整个升降装置的防护，所述防护罩为风琴式防护罩。
所述的驱动组件包括驱动单元、驱动卷筒、上拉卷带、下放卷带、定向滚筒、转角滚筒驱动单元固定在固定架上，驱动单元的输出轴并与驱动卷筒连接，下放卷带和上拉卷带的首端分别固定在驱动卷筒上，并缠绕在驱动卷筒上，且上拉卷带和下放卷带在驱动卷筒上的缠绕方向相反，驱动单元能带动驱动卷筒上的下放卷带和上拉卷带转动；定向滚筒和转角滚筒均固定在驱动单元的本体上，作为从动导向，可用于调节各卷带的位姿：上拉卷带依次绕过定向滚筒和转角卷筒，下放卷带绕过定向滚筒；上拉卷带的末端连接在升降台上，下放卷带的末端连接在末端导向架的末端架下连接板上。
所述的驱动组件还包括卷带末端固定板、拉伸弹簧，卷带末端固定板固定在下放卷带或上拉卷带的末端，卷带末端固定板通过拉伸弹簧固定在末端导向架的末端架下连接板上或升降台上。
所述的固定导向架由固定支撑架、两根固定架直线导轨、两块固定架限位块Ⅰ、两块固定架限位块Ⅱ、固定架上导向轮、固定架下导向轮，固定支撑架上左右两侧分别设置一根固定架直线导轨，且在每根固定架直线导轨的上端布置一固定架限位块Ⅰ和下端布置一固定架限位块Ⅱ，用于限制中间架滑块在固定架直线导轨上的滑动范围；固定支撑架的上部布置固定架上导向轮和下部布置固定架下导向轮。
所述的中间导向架由中间支撑架、两根中间架直线导轨、两块中间架限位块Ⅰ、两块中间架限位块Ⅱ、中间架上导向轮、中间架下导向轮、两块中间架滑块组成；中间支撑架上左右两侧分别设置一根中间架直线导轨，且在每根中间架直线导轨的上端布置一中间架限位块Ⅰ和中下端布置一间架限位块Ⅱ，用于限制相邻中间架滑块在中间架直线导轨上的滑动范围；中间支撑架的上端布置中间架上导向轮和下端布置中间架下导向轮；每根中间支撑架导轨安装背面固定一中间架滑块，且每个中间架滑块放置于对应的固定架导轨或上一级中间导向架上的中间架导轨内，配合实现沿导轨方向上的滑动。
所述的末端固定架由末端支撑架、两块末端架滑块、末端架上导向轮、末端架下连接板组成，末端支撑架的上部位置布置末端架上导向轮，下部位置布置有末端架下连接板，末端架下连接板与升降台固定连接；末端支撑架背面左右分别固定一块末端架滑块，两块末端架滑块分别放置于对应的最后一级中间导向架上的中间架导轨内，并与最后一级中间导向架上的中间架导轨配合实现沿中间架导轨方向的滑动。固定架直线导轨和若干中间架导轨相互平行，且保持竖直方向。
上拉卷带一端固定在驱动卷筒上，另一端绕过定向滚筒后直接固定在升降台上，定向滚筒保证上拉卷带与升降台连接段的卷带为竖直状态，以避免上拉过程中出现偏载；下放卷带一端固定在驱动卷筒上，下放卷带另一端依次经过定向滚筒、转角滚筒后绕向固定架上导向轮；绕过固定架上导向轮和固定架下导向轮后，向上绕向第一级中间导向架的中间架上导向轮；绕过第一级中间导向架的中间架上导向轮和中间架下导向轮后，向上绕向第二级的中间导向架的中间架上导向轮，绕过第二级中间导向架的中间架上导向轮和中间架下导向轮后，依次绕过最后一级中间导向架的中间架上导向轮和中间架下导向轮后，绕向末端架上导向轮；绕过末端架上导向轮后，卷带末端固定板固定在上拉卷带的末端，悬空布置，卷带末端固定板通过拉伸弹簧连接在末端架下连接板上，初始状态拉伸弹簧具有一定的预拉力。固定导向架与中间导向架之间、相邻中间导向架之间、中间导向架与末端导向架之间的下放卷带保持与各级导轨方向平行，避免下拉过程中出现偏载。
本发明的升降装置下降过程为：驱动单元带动驱动卷筒转动，使得下放卷带收缩、上拉卷带外放，由于下放卷带的收缩，各导向架在下放卷带的拉动下依次沿着上一级导向架上的导轨向下滑移到极限位置，各级导向架之间从上到下依次伸展实现升降台的下降动作。
本发明的升降装置上升过程为：驱动单元带动驱动卷筒反向转动，使得下放卷带外放、上拉卷带收缩，由于上拉卷带的收缩，升降台在上拉卷带的拉动下实现上升，各导向架也依次沿着上一级导向架上的导轨向上滑移到极限位置，各级导向架之间从下到上的依次完成收缩。
本发明由于下拉卷带收缩和上拉卷带的外放(或者下拉卷带的外放和上拉卷带的收缩)为同一时间完成，驱动滚筒转动时，下拉卷带的收缩量和上拉卷带的外放量会存在一定的偏差，因此在下拉卷带的末端设置拉伸弹簧，拉伸弹簧具有一定的预拉力即有一定的初始变形量，当升降装置实现伸缩运动时，拉伸弹簧变形量有一定的变化量，依此适应两种卷带之间的收放量偏差，拉伸弹簧全程保持拉伸状态。
本发明的升降装置可满足机器人检测设备在垂直方向上全量程范围内伸缩移动，单电机驱动即可实现全量程内连续升降控制，便于机器人整体小型化和减低总体能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的导向组件安装示意图。
图3为本发明加上防护外罩的示意图。
图4为本发明的驱动组件安装示意图。
图5为本发明的固定导向架示意图。
图6为本发明的中间导向架示意图。
图7为本发明的末端导向架示意图。
图8为本发明的下拉卷带安装示意图。
1为固定架、2为驱动组件、3为固定导向架、4为中间导向架、5为末端导向架、6为升降台，7为防护外罩；2-1为驱动单元，2-2为驱动卷筒、2-3为上拉卷带、2-4为下拉卷带、2-5为定向滚筒、2-6为转角滚筒、2-7为卷带末端固定板、2-8为拉伸弹簧；3-1为固定支撑架、3-2为固定架直线导轨、3-3为固定架限位块Ⅰ、为固定架限位块Ⅱ、为固定架上导向轮、为固定架下导向轮；4-1为中间支撑架、4-2为中间架直线导轨、4-3为中间架限位块Ⅰ、4-4为中间架限位块Ⅱ、4-5为中间架上导向轮、4-6为中间架下导向轮、4-7为中间架滑块；5-1为末端支撑架、5-2为末端架滑块、5-3为末端架上导向轮、5-4为末端架下连接板。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步描述。
如图1、图2、图3所示，本发明包括：固定架1、驱动组件2、导向组件、升降台6、防护外罩7，所述的导向组件由固定导向架3、若干中间导向架4、末端导向架5组成，驱动组件2固定连接在固定架1上，用于为升降装置提供动力；固定导向架3的两块固定架限位块Ⅰ3-3固定在固定架1上，第一级中间导向架4通过中间架滑块4－7固定在固定导向架3的固定架直线导轨3-2上，相邻的中间导向架4分别通过中间架滑块4－7相连，末端导向架5通过末端架滑块5－2固定在最后一级中间导向架4的中间架直线导轨4－2上，且相邻中间导向架4之间能沿竖直方向相互滑移，末端导向架5的末端架下连接板5-4固定在升降台6上；防护外罩7布置在固定架1、固定导向架3、升降台6的外侧，用于整个升降装置的防护，本实施例所用的防护罩7为风琴式防护罩。
如图4所示，所述的驱动组件2由驱动单元2-1、驱动卷筒2-2、上拉卷带2-3、下放卷带2-4、定向滚筒2-5、转角滚筒2-6、卷带末端固定板2-7、拉伸弹簧2-8组成，驱动单元2-1固定在固定架1上，驱动单元2-1的输出轴并与驱动卷筒2-2连接，下放卷带2-4和上拉卷带2-3的首端分别固定在驱动卷筒2-2上，并缠绕在驱动卷筒2-2上，且上拉卷带2-3和下放卷带2-4在驱动卷筒2-2上的缠绕方向相反，驱动单元2-1能带动驱动卷筒2-2上的下放卷带2-4和上拉卷带2-3转动；定向滚筒2-5和转角滚筒2-6均固定在驱动单元2-1的本体上，作为从动导向，可用于调节各卷带的位姿：下放卷带2-4依次绕过定向滚筒2-5和转角卷筒2-6，卷带末端固定板2-7固定在下放卷带2-4的末端，卷带末端固定板2-7通过拉伸弹簧2-8固定在末端导向架5的末端架下连接板5-4上；上拉卷带2-3绕过定向滚筒2-5，上拉卷带2-3的末端固定在升降台6上。
如图5所示，所述的固定导向架3由固定支撑架3-1、两根固定架直线导轨3-2、两块固定架限位块Ⅰ3-3、两块固定架限位块Ⅱ3－4、固定架上导向轮3－5、固定架下导向轮3－6，固定支撑架3-1上左右两侧分别设置一根固定架直线导轨3-2，且在每根固定架直线导轨3-2的上端布置一固定架限位块Ⅰ3-3和下端布置一固定架限位块Ⅱ3－4，用于限制中间架滑块4－7在固定架直线导轨3-2上的滑动范围；固定支撑架3-1的上部布置固定架上导向轮3－5和下部布置固定架下导向轮3－6。
如图6所示，所述的中间导向架4由中间支撑架4-1、两根中间架直线导轨4-2、两块中间架限位块Ⅰ4-3、两块中间架限位块Ⅱ4-4、中间架上导向轮4-5、中间架下导向轮4-6、两块中间架滑块4-7组成；中间支撑架4-1上左右两侧分别设置一根中间架直线导轨4-2，且在每根中间架直线导轨4-2的上端布置一中间架限位块Ⅰ4-3和中下端布置一间架限位块Ⅱ4-4，用于限制相邻中间架滑块4－7在中间架直线导轨4-2上的滑动范围；中间支撑架4-1的上端布置中间架上导向轮4-5和下端布置中间架下导向轮4-6；每根中间支撑架导轨4-2安装背面固定一中间架滑块4-7，且每个中间架滑块4-7放置于对应的固定架导轨3-2或上一级中间导向架上的中间架导轨4-2内，配合实现沿导轨方向上的滑动。
如图7所示，所述的末端固定架5由末端支撑架5-1、两块末端架滑块5-2、末端架上导向轮5-3、末端架下连接板5-4组成，末端支撑架5-1的上部位置布置末端架上导向轮5-3，下部位置布置有末端架下连接板5-4，末端架下连接板5-4与升降台6固定连接；末端支撑架5-1背面左右分别固定一块末端架滑块5-2，两块末端架滑块5-2分别放置于对应的最后一级中间导向架上的中间架导轨4-2内，并与最后一级中间导向架上的中间架导轨4-2配合实现沿中间架导轨方向的滑动。固定架直线导轨3-2和若干中间架导轨4-2相互平行，且保持竖直方向。
如图4、图8所示，上拉卷带2-3首端固定在驱动卷筒2-2上，另一端绕过定向滚筒2-5后直接固定在升降台6上，定向滚筒2-5保证上拉卷带2-3与升降台6连接段的卷带为竖直状态，以避免上拉过程中出现偏载；下放卷带2-4首端固定在驱动卷筒2-2上，下放卷带2-4另一端依次经过定向滚筒2-5、转角滚筒2-6后绕向固定架上导向轮；绕过固定架上导向轮和固定架下导向轮后，向上绕向第一级中间导向架4的中间架上导向轮4-5；绕过第一级中间导向架4的中间架上导向轮4-5和中间架下导向轮4-6后，向上绕向第二级的中间导向架4的中间架上导向轮4-5，绕过第二级中间导向架4的中间架上导向轮4-5和中间架下导向轮4-6后，依次绕过最后一级中间导向架4的中间架上导向轮4-5和中间架下导向轮4-6后，绕向末端架上导向轮5-3；绕过末端架上导向轮5-3后，卷带末端固定板固定在上拉卷带的末端，悬空布置，卷带末端固定板2-7通过拉伸弹簧2-8连接在末端架下连接板5-4上，初始状态拉伸弹簧2-8具有一定的预拉力。固定导向架3与中间导向架4之间、相邻中间导向架4之间、中间导向架4与末端导向架5之间的下放卷带2-4保持与各级导轨方向平行，避免下拉过程中出现偏载。
本发明的升降装置下降过程为：驱动单元2-1带动驱动卷筒2-2转动，使得下放卷带2-4收缩、上拉卷带2-3外放，由于下放卷带2-4的收缩，各导向架在下放卷带2-4的拉动下依次沿着上一级导向架上的导轨向下滑移到极限位置，各级导向架之间从上到下依次伸展实现升降台6的下降动作。
本发明的升降装置上升过程为：驱动单元2-1带动驱动卷筒2-2反向转动，使得下放卷带2-4外放、上拉卷带2-3收缩，由于上拉卷带2-3的收缩，升降台6在上拉卷带2-3的拉动下实现上升，各导向架也依次沿着上一级导向架上的导轨向上滑移到极限位置，各级导向架之间从下到上的依次完成收缩。
上述具体实施方式中的卷带末端固定板2-7布置并固定在下放卷带2-4的末端，拉伸弹簧2-8布置并固定在卷带末端固定板2-7和末端导向架5的末端下连接件5-4之间；上拉卷带2-3末端固定在升降台6上。也可将卷带末端固定板2-7布置并固定在上拉卷带2-3的末端，拉伸弹簧2-8布置并固定在卷带末端固定板2-7和升降台6之间；下放卷带2-4的末端固定在末端导向架5的末端下连接件5-4上。

Claims (9)

1.一种带驱动式升降装置，包括：固定架、驱动组件、导向组件、升降台，所述的导向组件由固定导向架、若干中间导向架、末端导向架组成，其特征在于：驱动组件固定连接在固定架上，固定导向架的两块固定架限位块Ⅰ固定在固定架上，第一级中间导向架通过中间架滑块固定在固定导向架的固定架直线导轨上，相邻的中间导向架分别通过中间架滑块相连，末端导向架通过末端架滑块－固定在最后一级中间导向架的中间架直线导轨－上，且相邻中间导向架之间能沿竖直方向相互滑移，末端导向架的末端架下连接板固定在升降台上。
2.根据权利要求1所述的带驱动式升降装置，其特征在于：还包括防护外罩，防护外罩布置在固定架、固定导向架、升降台的外侧。
3.根据权利要求2所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述防护罩为风琴式防护罩。
4.根据权利要求1－3之一所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述的驱动组件包括驱动单元、驱动卷筒、上拉卷带、下放卷带、定向滚筒、转角滚筒驱动单元固定在固定架上，驱动单元的输出轴并与驱动卷筒连接，下放卷带和上拉卷带的首端分别固定在驱动卷筒上，并缠绕在驱动卷筒上，且上拉卷带和下放卷带在驱动卷筒上的缠绕方向相反，定向滚筒和转角滚筒均固定在驱动单元的本体上，上拉卷带的末端连接在升降台上，下放卷带的末端连接在末端导向架的末端架下连接板上。
5.根据权利要求4所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述的驱动组件还包括卷带末端固定板、拉伸弹簧，卷带末端固定板固定在下放卷带或上拉卷带的末端，卷带末端固定板通过拉伸弹簧固定在末端导向架的末端架下连接板上或升降台上。
6.根据权利要求1所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述的固定导向架由固定支撑架、两根固定架直线导轨、两块固定架限位块Ⅰ、两块固定架限位块Ⅱ、固定架上导向轮、固定架下导向轮，固定支撑架上左右两侧分别设置一根固定架直线导轨，且在每根固定架直线导轨的上端布置一固定架限位块Ⅰ和下端布置一固定架限位块Ⅱ；固定支撑架的上部布置固定架上导向轮和下部布置固定架下导向轮。
7.根据权利要求1或6所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述的中间导向架由中间支撑架、两根中间架直线导轨、两块中间架限位块Ⅰ、两块中间架限位块Ⅱ、中间架上导向轮、中间架下导向轮、两块中间架滑块组成；中间支撑架上左右两侧分别设置一根中间架直线导轨，且在每根中间架直线导轨的上端布置一中间架限位块Ⅰ和中下端布置一间架限位块Ⅱ；中间支撑架的上端布置中间架上导向轮和下端布置中间架下导向轮；每根中间支撑架导轨安装背面固定一中间架滑块，且每个中间架滑块放置于对应的固定架导轨或上一级中间导向架上的中间架导轨内，配合实现沿导轨方向上的滑动。
8.根据权利要求1所述的带驱动式升降装置，其特征在于：所述的末端固定架由末端支撑架、两块末端架滑块、末端架上导向轮、末端架下连接板组成，末端支撑架的上部位置布置末端架上导向轮，下部位置布置有末端架下连接板，末端架下连接板与升降台固定连接；末端支撑架背面左右分别固定一块末端架滑块，两块末端架滑块分别放置于对应的最后一级中间导向架上的中间架导轨内，并与最后一级中间导向架上的中间架导轨配合实现沿中间架导轨方向的滑动。
9.根据权利要求7所述的带驱动式升降装置，其特征在于：固定架直线导轨和若干中间架导轨相互平行，且保持竖直方向。
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